Compuestos volátiles responsables del sabor del tomate

Rev. Fitotec. Mex. Vol. 34 (2): 133 - 143, 2011
Artículo de Revisión
COMPUESTOS VOLÁTILES RESPONSABLES DEL SABOR DEL TOMATE
VOLATILE COMPOUNDS RESPONSIBLE OF TOMATO FLAVOR
Jorge E. de J. Dávila-Aviña1, Gustavo A. González-Aguilar2, Jesús F. Ayala-Zavala2, David R. Sepúlveda1 y
Guadalupe I. Olivas 1*
Laboratorio de Tecnología de Alimentos de Origen Vegetal, Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A. C. Av. Río Conchos s/n, Parque Industrial.
31570, Cuauhtémoc, Chihuahua, México. Tel.: 01 (625) 581 2921 ext. 118; Fax 01 (625) 581 2921 ext. 113. 2 Dirección de Tecnología de Alimentos de Origen
Vegetal, Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A. C. Carretera a la Victoria km. 0.6. Apartado Postal 1735. 83000, Hermosillo, Sonora, México.
1
* Autor para correspondencia (golivas@ciad.mx)
RESUMEN
La producción de frutos de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.)
con sabor agradable está recibiendo atención especial, porque este
atributo se ha convertido en uno de los principales parámetros de
calidad en la aceptación de frutas y hortalizas. Aquí se analiza cómo
los compuestos volátiles influyen significativamente en el sabor del
tomate, por ser responsables de su aroma. Los principales compuestos
volátiles del tomate involucran a aldehídos, alcoholes, cetonas y ésteres
insaturados de cadenas cortas, los cuales son producidos a partir de
ácidos grasos, aminoácidos libres y carotenoides. Entre las principales
enzimas involucradas se encuentran lipoxigenasa, hidroperoxidoliasa y
alcohol deshidrogenasa para la biosíntesis de volátiles a partir de ácidos
grasos; además están las enzimas aminotransferasa, descarboxilasa y
alcohol deshidrogenasa, relacionadas con la biosíntesis de volátiles
derivados de aminoácidos. La composición y concentración de los
compuestos volátiles depende de factores genéticos, así como de las
condiciones de cultivo y del almacenamiento. El presente manuscrito
compila y analiza la información actual referente a la biosíntesis
de los volátiles que definen el aroma del tomate, así como sus rutas
metabólicas, enzimas y sustratos involucrados; así mismo analiza los
principales factores precosecha, cosecha y poscosecha que afectan su
biosíntesis.
Palabras clave: tomate, Lycopersicon esculentum, aroma, compuestos
volátiles, calidad de fruto.
SUMMARY
Production of tomato fruits (Lycopersicon esculentum Mill.) with
good flavor is receiving special attention since flavor has become a
primary quality parameter in the acceptance of fruits and vegetables. In
this manuscript we analyze how volatile compounds play a significant
role in flavor perception of tomatoes, as they are responsible of their
aroma. The most important volatile compounds in tomato include
short-chain unsaturated aldehydes, alcohols, ketones and esters which
are synthesized from free amino acids, fatty acids and carotenoids.
Among the main enzymes involved in the biosynthesis of volatiles
derived from fatty acids are lipoxygenase, alcohol dehydrogenase
and hydroperoxide lyase, while aminotransferase, decarboxylase and
alcohol dehydrogenase are involved in the biosynthesis of volatiles
derived from amino acids. This manuscript brings together the
current information related to tomato volatiles biosynthesis, including
Recibido: 13 de Septiembre del 2010
Aceptado: 19 de Mayo del 2011
metabolic pathways, enzymes and substrates. In addition, the effects of
preharvest conditions and postharvest handling on volatile production
are also discussed.
Index words: Lycopersicon esculentum, aroma, volatile compounds,
fruit quality.
INTRODUCCIÓN
El tomate o jitomate (Lycopersicon esculentum Mill.) es
uno de los cultivos más importantes en México (GarcíaSahagún et al., 2009). Después de la papa (Solanum
tuberosum L.), el tomate es la hortaliza de la familia de
la Solanáceas más cultivada en el mundo (Bombelli y
Wright, 2006) y uno de los vegetales más consumidos por
su versatilidad, sus propiedades nutrimentales y su sabor
característico (Lewinsohn et al., 2001; Sinesio et al., 2010).
El sabor juega un papel central en la calidad del tomate
porque determina la aceptación del consumidor, pues si
bien la decisión inicial de compra se basa en la apariencia,
las adquisiciones posteriores dependerán principalmente
de la evaluación del sabor que el comprador realice al
consumirlo (Sinesio et al., 2010). En décadas recientes,
la falta de sabor del tomate comprado en supermercados
ha sido una queja común del consumidor (Ortiz-Serrano
y Gil, 2010). La deficiencia en el sabor del tomate es, en
gran medida, debida al desconocimiento y escaso control
del metabolismo de la producción de compuestos volátiles,
y al desarrollo de nuevas variedades más resistentes o
firmes, pero con una reducida producción de compuestos
del sabor (Baldwin et al., 2000). Es entonces necesario un
mayor entendimiento de la biosíntesis de los componentes
del sabor del tomate, para lograr un mejor control de este
importante atributo de calidad.
COMPUESTOS VOLÁTILES RESPONSABLES DEL SABOR DEL TOMATE
Rev. Fitotec. Mex. Vol. 34 (2), 2011
El sabor del tomate está definido por los azúcares (fructosa
y glucosa), aminoácidos libres (glutamato) y ácidos
orgánicos (ácido cítrico), pero en mayor medida por la
amplia variedad de compuestos volátiles que proporcionan
su aroma (Maneerat et al., 2002; Anza et al., 2006; Narain et
al., 2010; Sorrequieta et al., 2010).
cerebro donde el bulbo olfativo procesa todas las señales
del epitelio olfatorio y crea una sensación de aroma (AyalaZavala et al., 2009; Taylor et al., 2006).
Las sustancias no volátiles como azúcares, sales y ácidos
orgánicos sólo estimulan el sentido del gusto, mientras que
las sustancias volátiles lo hacen tanto en el gusto como en
el olfato. Si bien estas moléculas se encuentran en muy baja
concentración en el tomate, su contribución en el aroma
y sabor es muy importante (Tieman et al., 2007; Taylor,
2002).
Se han identificado más de 400 compuestos volátiles
en el fruto de tomate, de los cuales sólo 30 presentan
concentraciones por encima de una parte por billón (ppb);
de éstos, sólo unos cuantos compuestos contribuyen
mayormente a la percepción del aroma (Baldwin et al., 2000;
Buttery y Ling, 1993), pero es difícil relacionar el aroma del
tomate con un compuesto en específico (Lewinsohn et al.,
2001). La biosíntesis de estos compuestos volátiles abarca
rutas bioquímicas que involucran diferentes enzimas y
sustratos, donde los ácidos grasos, aminoácidos libres y
carotenoides son los principales precursores (Tieman et al.,
2007). La composición y concentración de los compuestos
volátiles puede intensificar la percepción del sabor del
tomate o contribuir a la formación de sabores desagradables;
estas concentraciones pueden variar según la variedad,
el estado de madurez, el periodo de almacenamiento y
los tratamientos postcosecha (Boukobza y Taylor, 2002;
Krumbein et al., 2004; Tandon et al., 2003).
PRINCIPALES COMPUESTOS VOLÁTILES DEL
AROMA DEL FRUTO DE TOMATE
En general todas las frutas y hortalizas producen un
conjunto de compuestos de bajo peso molecular que poseen
cierta volatilidad a temperatura ambiente. Estos compuestos
pueden no tener importancia cuantitativa, pero definen el
aroma de frutas y hortalizas (Kader, 2008). El sabor único
de los tomates frescos está determinado por un grupo de
volátiles presentes en ciertas proporciones.
Los más importantes compuestos volátiles responsables
del sabor del tomate incluyen: aldehídos insaturados
de cadena corta, alcoholes (C3-C6), cetonas y ésteres
(Cuadro 1; Tikunov et al., 2005). Su biogénesis ocurre
durante el desarrollo de la madurez y se incrementa
en el pico climatérico. Los aromas típicos del tomate
durante su maduración en campo son atribuidos en 58
% a ésteres y alcoholes de cadena larga, 32 % a cetonas
y aldehídos y 10 % a alcoholes de cadena corta (Eskin,
1979). Tikunov et al. (2005) dividen a los principales
compuestos volátiles del tomate en los siguientes grupos:
a) volátiles fenilpropanoides; b) otros fenólicos volátiles; c)
derivados de leucina e isoleucina; d) derivados de lípidos;
e) terpenoides; f) derivados de carotenoides de cadena
abierta; y g) derivados de carotenoides cíclicos.
En este contexto, el objetivo de esta revisión es compilar
y analizar la información actual disponible sobre los
compuestos volátiles responsables del aroma del tomate,
con énfasis en su composición y síntesis, así como el
efecto que provocan diferentes factores pre y postcosecha
sobre el aroma de estos frutos y su aceptación por parte del
consumidor.
IMPORTANCIA DEL AROMA EN EL SABOR DEL
FRUTO DE TOMATE
El sabor característico del tomate está dado por la
interacción entre ácidos orgánicos, azúcares y compuestos
volátiles (Baldwin et al., 2008). Los ácidos orgánicos y
azúcares se perciben mediante el sentido del gusto, donde
son disueltos en la saliva e interactúan con los receptores del
gusto (microvellosidades) al causar cambios eléctricos en las
células y enviar señales al cerebro donde se transformarán
para desencadenar una sensación de sabor (Beullens et al.,
2008).
La percepción del aroma del tomate se debe principalmente
a la combinación de cis-3-hexenal, hexanal, trans-2-hexenal,
hexanol, cis-3-hexenol, 2-isobutiltiazol, 6-metil-5-hepten2-ona, geranilacetona, feniletanol, β-ionona, 1-penten-3ona, 3 -metilbutanol, 3-metilbutanal y 2-pentenal (Buttery
y Ling, 1993; Malundo et al., 1995), además de salicilato de
metilo, pentanal, acetona, etanol, metanol y furanol, que
en concentraciones adecuadas producen el aroma fresco
del tomate durante la maduración (Tandon et al., 2000).
Los volátiles hexanal, cis-3-hexenal, cis-3-hexenol, trans-2hexenal y 2-isobutiltiazol, son compuestos importantes que
potencian el aroma verde característico del tomate (Yilmaz
et al., 2002a).
La percepción del aroma del tomate depende de la
composición y concentración de los compuestos volátiles
que estimulan a las neuronas olfativas ubicadas en el
epitelio olfatorio en el techo de la cavidad nasal. Los pasos
involucrados en la percepción del aroma son: masticación
del fruto, liberación del aroma, percepción del mismo
por los receptores olfatorios, y envío de la información al
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Cuadro 1. Clasificación de 70 compuestos volátiles responsables del aroma en tomate (Fuente: Tikunov et al., 2005).
Volátiles
Derivados de Lípidos
fenilpropanoides
Otros fenólicos volátiles
2-Fenil-3-buten-ol
Tolueno
Salicil aldehído
2-Hexenal
1-Penten-3-ol
Alcohol bencílico
Etilbenceno
Guaiacol
E-2-Hexenal
1-Penten-3-ona
Fenil acetaldehído
Estireno
Salicilato de metilo
Z-3-Hexenol
Pentanal
ρ-Cresol
1-Fenilpropano
Salicilato de etilo
1-Hexenol
2-Etilfuran
α-Fenilpropionaldehído
Benzaldehído
Eugenol
Heptanal
E-2-Pentenal
Feniletanol
Fenol
E,E-2,4-Hexadienal
1-Pentanol
Fenilacetonitrilo
ρ-Metilestireno
E-2-Heptenal
Z-2-Penten-1-ol
β-Fenilpropionaldehído
Benzonitrilo
2-n-Pentilfuran
Z-3-Hexenal
E,E-2,4-Heptadienal
Hexanal
Derivados de carotenos
Derivados de carotenos
Derivados de Leucina e Isoleucina
Terpenoides
(cadena abierta)
(cíclicos)
α-Isoforona
6-Metil-5-hepten-2-ona
Limoneno
3-Metilbutanal
Acetofenona
6-Metil-5-hepten-2-ol
Linalol oxido, Z2-Metilbutanal
β-Ciclocitral
5-Hexen-2-ona,5-metil-3Linalol oxido, E3-Metilbutanol
β-Damascenona
metileno
Ocimenol
2-Metilbutanol
β-Ionona
6-Metil-3,5-heptadien-2-ona
ρ-Cimen-8-ol
E-2-Metil-2-butenal
β-Citral
Acetofenona,4-metil
3-acido Metilbutanoico
α-Citral
α-Terpineol
3-Metilbutanol nitrito
Geranil acetona
2-Caren-10-al
C5H9NO2
Pseudoionona
C5H11NO2
2-Isobutiltiazol
Los compuestos percibidos por el consumidor difieren
de los compuestos encontrados en el fruto intacto, ya que
durante la masticación se rompen los tejidos y quedan
expuestos sustratos y enzimas que conducen a una rápida
generación de compuestos volátiles en la boca (Piggott
y Schaschke, 2001). Según Yilmaz (2001a), durante el
daño celular provocado por maceración o cortado del
tomate, se producen cambios significativos en el sabor
del fruto, ocasionados por la aparición o incremento en
la concentración de volátiles como cis-3-hexanal, trans2-hexenal, hexanal, trans-2-heptenal, 1-penten-3-ona,
1-penten-3-ol, geranilacetona y trans-2-pentanal. En
cambio los volátiles 3-metilbutanol, pentanol, cis-3hexenol, hexanol, 6-metil-5-hepten-2-ona, fenilaldehído,
2-feniletanol, 2-isobutiltiazol y 1-nitro-2-feniletano
no muestran cambios significativos cuando el tejido es
macerado (Yilmaz, 2001a).
BIOSÍNTESIS DE COMPUESTOS VOLÁTILES DEL
AROMA EN EL FRUTO DE TOMATE
La generación de compuestos volátiles en tomate es un
proceso complejo en el que participan enzimas y sustratos
dependientes del estado de madurez del fruto, y que a través
de diferentes vías metabólicas conducen a la biosíntesis de
estos compuestos (Cuadro 2). La producción de volátiles
es afectada por condiciones celulares como: disponibilidad
de substratos y enzimas, ubicación de las reacciones,
propiedades físicas de los sustratos y actividad de las
enzimas (Schwab et al., 2008). Los principales sustratos
de estos volátiles son los aminoácidos libres, ácidos grasos
y carotenoides (Baysal y Demirdöven, 2007; Tieman et
al., 2007). Entre las enzimas de mayor importancia en la
síntesis de volátiles se encuentran lipoxigenasa (LOX),
Cuadro 2. Principales compuestos volátiles del tomate y sus precursores. (Tandon et al., 2000).
Derivados de lípidos
Derivados de aminoácidos
Derivados de carotenoides
Hexanal
Β-Caroteno:
Leucina:
Hexanol
Β-Ionona
3-Metilbutanol
Cis-3-Hexanal
3-Metilbutanal
Trans-2-Hexanal
2-Isobutiltiazol
Cis-3-Hexenol
Pentanal
Fenilalanina:
Fitoeno:
2-Feniletanol
Geranilacetona
Licopeno:
6-Metil-5-Hepten-2-ona
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hidroperóxido-liasa (HPL) y alcohol deshidrogenasa
(ADH), presentes en la oxidación de lípidos; así como
aminotransferasa, descarboxilasa y ADH, relacionadas con
la biosíntesis de volátiles derivados de aminoácidos (Peach
et al., 2008).
lipoxigenasas: TomloxA, TomloxB, TomloxC, TomloxD y
TomloxE; el rol específico de cada una de ellas es todavía
incierto (Chen et al., 2004), y cada una puede tener
funciones distintas en la biosíntesis de compuestos volátiles
durante el desarrollo del fruto. Se conoce que el gen de
TomloxD se expresa en bajo grado en frutos de tomate en
estado verde-maduro y maduro, mientras que TomloxC se
expresa durante la maduración y en el pico climatérico; la
expresión de TomloxB se incrementa conforme aumenta
la producción de etileno, mientras que la de TomloxA
disminuye (Heitz et al., 1997; Griffiths et al., 1999). La
catálisis de la LOX consiste de tres fases: eliminación de un
hidrógeno estereoespecífico del grupo metileno entre dos
dobles enlaces, reordenamiento del radical libre resultante,
y vinculación del oxígeno molecular al radical libre
(Maróstica Jr y Pastore, 2007).
Compuestos volátiles formados por degradación de
ácidos grasos
Los compuestos volátiles derivados de ácidos grasos son
los principales contribuyentes al aroma del tomate (Yilmaz,
2001b). La Figura 1 muestra las reacciones que se llevan a
cabo para la formación de estos volátiles. Oxipilina es el
nombre genérico de la familia de compuestos oxigenados
formados por ácidos grasos mediante reacciones
enzimáticas, en las cuales participan las enzimas LOX,
HPL y ADH. Algunas isoenzimas pueden oxidar algunos
lipoglicéridos pero, en general, los sustratos de la LOX
son los ácidos grasos libres (Schwab y Schreier, 2002),
principalmente los ácidos linoleico y linolénico (Chen et
al., 2004).
Unos estudios han revelado un incremento lineal en la
actividad de la LOX durante la maduración de los frutos
de tomate, cuya actividad máxima ocurre en el estado
quebrante (cambio de color verde a rojo) del fruto, y luego
disminuye en el estado maduro (Yilmaz et al., 2001). A
nivel celular la actividad de la LOX en frutos de tomate se
ha reportado tanto en el sistema membranoso como en la
parte soluble, y su mayor actividad se lleva a cabo entre la
epidermis y la carnosidad del fruto (Yilmaz, 2001b).
La primera enzima involucrada en la producción de
volátiles a partir de ácidos grasos es la LOX. Los productos
de las reacciones de la LOX dependen del estímulo natural
de la célula, de la disponibilidad de sustratos y de los
sitios intracelulares donde se llevan a cabo las reacciones
(Gargouri et al., 2008). Se conocen a la fecha cinco
Lípidos membrana
El mecanismo de la enzima HPL involucra varias
Fosfolípidos, galactolípidos y
triacilgrlicerol
Lípidos acil del tomate
Enzimas hidrolasa acil
Ácidos grasos libres (C16:0,
C18:2, C18:3)
Ácido linoleico (C18:2)
H 3C
6
Ácido linolénico (C18:3)
COOH
H 3C
LOX
COOH
LOX
9,13 - Hidroperoxi C18:2
9,13 - Hidroperoxi C18:3
HPL
HPL
Isomerasa
E-2.Hexanal
Z-3,Hexanol
Hexanal
LOX: lipoxigenasa
ADH: alcohol deshidrogenasa
HPL:hidroperóxido - liasa
3
ADH
ADH
Hexanol
Z-3,Hexanal
Figura 1. Formación de compuestos volátiles derivados de lípidos (LOX, lipoxigenasa; HPL, hidroperóxido-liasa; ADH, alcohol deshidrogenasa). Fuentes: Galliard et al. (1977); Riley et al. (1996).
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acciones: protonación-deshidratación del hidroperóxido,
reordenamiento del catión epoxialílico en el ion
oxonio, hidroxilación del ion oxonio en el hemicetal y
descomposición del hemicetal en dos fragmentos de
aldehídos (Prestage et al., 1999). Esta enzima está localizada
en los cloroplastos y en partículas no cloroplásticas, como
formas solubles en las membranas, y su actividad enzimática
no cambia durante la madurez del tomate (Yilmaz, 2001b).
entre los tratamientos del tomate verde homogeneizado. En
general, la concentración de compuestos volátiles fue mayor
en el homogeneizado de fruta roja que en el de fruta verde.
Estos resultados indican que la síntesis de la mayoría de los
alcoholes y volátiles por la ruta del oxilipina es dependiente
del proceso de maduración del tomate fresco.
Por su parte, Boukobza y Taylor (2002) evaluaron el
efecto de adicionar ácido linoleico al fruto macerado
en diferentes temperaturas y diferentes periodos de
almacenamiento; ellos encontraron un incremento en la
producción de volátiles (hexanal, hexenal, metilbutanal)
cuando había alta concentración de ácidos grasos libres,
esto derivado de la producción de volátiles por la ruta
de la oxilipina (compuestos oxigenados formados por
reacciones enzimáticas). Los volátiles de la ruta de la
oxilipina se consideran, por mucho, los más importantes
componentes de aroma de tomate (Yilmaz, 2001b), pero su
papel en la percepción y en los patrones de síntesis requiere
investigación adicional, para poder correlacionar el efecto
puntual de la producción de estos volátiles y la aceptabilidad
del producto por el consumidor.
ADH es otra enzima considerada de gran importancia
en el desarrollo del sabor del tomate (Baldwin et al.,
2000), cuya mayor actividad se observa cuando el fruto
está completamente maduro y de color rojo (Yilmaz et al.,
2001c). La ADH es responsable de convertir el compuesto
3-metilbutanal formado por el ácido cetoisocaproico, en el
alcohol 3-metilbutanol (Canoles et al., 2005).
Debido a que la vía de oxidación de lípidos consiste en una
secuencia de enzimas (lipasa, LOX, HPL, isomerasa, ADH),
como reportaron Christensen et al. (2007), se espera que
haya diferentes tasas de producción de compuestos volátiles
en función del número de pasos enzimáticos necesarios y
de la actividad de las enzimas específicas. Los primeros
compuestos volátiles formados por la acción de la HPL
son los aldehídos hexanal y (Z)-3-hexenal, derivados de los
ácidos linoléico y linolénico, respectivamente. La enzima
isomerasa puede convertir el aldehído (Z)-3-hexenal
a (Ε)-2-hexenal, y ambos pueden ser convertidos a los
correspondientes alcoholes por la enzima ADH (Brauss et
al., 1998; Anthon y Barrett, 2003). Los alcoholes generados
por la actividad de la ADH son sustratos naturales para la
formación de ésteres. Por la acción de la enzima alcohol
aciltranferasa (AAT) se forman: hexil, (2,E)-hexenil y (3,Z)hexenil éster (Salas, 2004).
Compuestos volátiles derivados de carotenoides
En muchos casos se desconocen las rutas metabólicas
involucradas en la síntesis de algunos compuestos, como es
el caso de los volátiles sintetizados a partir de carotenoides
(Simkin et al., 2004). Sin embargo, si se conociera su
estructura química y se correlacionara la alta producción de
ciertos volátiles cuando hay acumulación de carotenoides
en el fruto de tomate, se podrían predecir los posibles
productos de la división oxidativa de los carotenoides y la
posible relación entre los volátiles y sus posibles precursores
(Cuadro 3). Por ejemplo, se considera que los volátiles del
aroma de tomate, 6-metil-5-hepten-2-ona, geranil acetona
y farnesil acetona, son resultado del rompimiento oxidativo
de carotenoides acíclicos. De manera similar, α-ionona,
β-ionona y β-damascenona son productos probables
del rompimiento oxidativo de los carotenoides cíclicos y
al parecer de otros terpenoides que pueden existir en el
tejido vegetal enlazados a carbohidratos (Canoles et al.,
2005). En este caso (Cuadro 1), cuando las cadenas de los
carotenoides 9, 10, 9´ y 10´ se rompen, pueden formar dos
mono-aldehídos y un di-aldehído central (Lalel et al., 2004).
Yilmaz et al. (2002a) estudiaron el efecto de la adición
de las enzimas LOX y ADH, sobre la concentración de los
principales compuestos volátiles del tomate rojo y verde
homogenizados. Estos autores observaron mayores niveles
de todos los volátiles en el grupo testigo, que en cualquier
tratamiento enzimático. Las concentraciones de hexanal,
cis-3-hexenal, trans-2-hexenal, y 1-penten-3-ona en tomate
rojo homogeneizado suplementado con LOX, ADH o LOX
+ ADH, disminuyeron durante su almacenamiento a 20 °C
por 20 min; en cambio, no hubo diferencias significativas
Cuadro 3. Sustratos y productos de la división oxidativa de carotenoides (Fuente: Buttery et al., 1988)
Sustratos
Productos
3-hidroxi-9-apo-b-caroten-9-ona (3-hidroxi-b-ionona)
4,9-dimetildodeca-2,4,6,8,10-pentaenoZeaxantina
1,12-dial (C14 di aldehído)
9-apo-b-caroten-9-ona (b-ionona)
Β-caroteno
6,10-dimetil-3,5,9-undecatrien-2-ona, (pseudoionona)
Licopeno
9-apo-a-caroten-9-ona (α-ionona)
Δ-caroteno
6,10-2dimetil-5,9-undecadien-2-ona (geranilacetona)
Ζ-caroteno
9-dimetildodeca-4,6,8-trienedial.
6,10-2dimetil-5,9-undecadien-2-ona (geranilacetona)
Fitoeno
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evaluar el aroma se encuentran el análisis sensorial y
la cromatografía de gases acoplada con espectrometría
de masas (CG-EM), y el método de microextracción
de fase sólida combinada con cromatografía de gases y
espectrometría de masas (SPME-GC-MS) (Zhang et al.,
2008; Tikunov et al., 2005).
Los compuestos derivados de carotenoides se caracterizan
por aportar un aroma frutal o floral; se pueden detectar aún
cuando se encuentren en concentraciones bajas porque
su umbral de olor es muy bajo, por lo que se consideran
volátiles de impacto en la percepción del sabor dulce del
tomate (Baldwin et al., 2008). Se ha visto que una reducción
en la concentración de volátiles derivados de carotenoides,
principalmente cíclicos, afecta negativamente el sabor del
tomate (Vogel et al., 2010). Es de esperarse entonces que la
presencia de estos volátiles en frutos maduros coincida con
niveles altos de carotenoides en el fruto.
Análisis de volátiles en el espacio de cabeza mediante
microextracción en fase sólida
Esta técnica permite extraer y concentrar los analitos
directamente en una fibra o fase estacionaria, con uno o
más polímeros de extracción (Grosch, 2007). El método
es de bajo costo, rápido, fácil de aplicar, y amigable con
el ambiente porque no usa disolventes orgánicos. El
procedimiento de microextracción en fase sólida (SPME)
consta de dos etapas principales, la de extracción y la de
desorción (Kataoka et al., 2000). En la primera etapa se
produce la migración de analitos desde la muestra a la fibra,
hasta alcanzar la situación de equilibrio; este proceso de
extracción puede producirse por adsorción o absorción, en
función del tipo de fibra utilizado. Para evitar que ocurran
reacciones enzimáticas que generen nuevos volátiles, se
agrega cloruro de sodio al tomate macerado. En la etapa
de desorción, la cual puede hacerse por medio de calor,
los analitos retenidos por la fibra se liberan; esta etapa se
lleva a cabo cuando el SPME se acopla a un cromatógrafo
de gases. La fibra se inserta en el inyector del cromatógrafo
que se encuentra a una temperatura suficientemente
elevada para favorecer la desorción de los analitos que
entran en la columna cromatográfica para su cuantificación
e identificación (Augusto et al., 2000; Reineccius, 2007).
Compuestos volátiles derivados de aminoácidos
Los aminoácidos también representan una fuente
importante para la formación de compuestos volátiles que
contribuyen al aroma del tomate (Tieman et al., 2006).
El metabolismo de los aminoácidos genera compuestos
alifáticos, alcoholes ramificados, aldehídos, cetonas, ácidos
y ésteres. Estos compuestos contribuyen al aroma principal
de diferentes frutos, y en algunos casos lo determinan
(Pérez y Sanz, 2008). La biosíntesis de estos volátiles
involucra principalmente tres enzimas: aminotransferasa,
descarboxilasa y ADH, íntesis en la que el aminoácido
leucina es convertido a 3-metilbutanol y 3-metilbutanal
(Tieman et al., 2007).
Yilmaz et al. (2002a) estudiaron el efecto de las enzimas
LOX y ADH en la producción de cinco compuestos
volátiles derivados de aminoácidos (acetaldehído, acetona,
2-metilbutanol, 3-metilbutanol y 2-isobutiltiazol) y de tres
compuestos volátiles derivados de carotenoides (6-metil5-hepten-ona, geranilacetona y β-ionona), en frutos de
tomate rojo y verde homogenizados. Aun cuando se había
reportado que los aminoácidos relacionados con compuestos
volátiles se sintetizan durante la maduración de los frutos y
que los trastornos del tejido no cambian su concentración,
estos autores encontraron un aumento significativo en las
concentraciones de acetaldehído, 6-metil-5-hepten-2ona, geranilacetona y β-ionona, durante los primeros 10
min de incubación del homogenizado de tejido de tomate
rojo (testigo) y del tratado con LOX. En el tomate verde
homogenizado sólo el acetaldehído mostró un incremento
significativo en el tejido testigo y en el tratado con ADH,
pero menor al observado en tomate rojo. Los compuestos
6-methyl-5-hepten-2-ona y β-ionona no mostraron cambio
alguno.
Análisis de volátiles liberados en boca y nariz
Los volátiles liberados en la boca y la nariz al momento
de la masticación, pueden variar de los obtenidos del
espacio de cabeza de fruto intacto o del jugo. La liberación
de los volátiles en la boca dependerá de la composición
del tomate, la temperatura y el pH bucal, el flujo de saliva,
la velocidad de masticación, la respiración y la deglución
del tomate (Piggott y Schaschke, 2001). Además, algunos
volátiles pueden ser generados durante la masticación, al
romperse el tejido y ponerse en contacto los sustratos y las
enzimas. Los compuestos presentes en el tejido antes de la
masticación se podrán liberar rápidamente, mientras que
los que se forman por procesos enzimáticos durante el
masticado incrementarán con el tiempo de masticación (Xu
y Barringer, 2009). Un estudio de los volátiles producidos y
liberados durante la masticación del tomate en el espacio
aéreo de la boca y la nariz, podría representar mejor la
concentración y el tipo de volátiles del tomate que definen
su sabor, como los evaluaron Xu y Barringer (2009) durante
el proceso de masticación, mediante exhalación periódica
TÉCNICAS DE EVALUACIÓN DEL AROMA DEL
FRUTO DE TOMATE
El aroma del tomate ha sido objeto de diversas
investigaciones; entre las técnicas básicas utilizadas para
138
DÁVILA, GONZÁLEZ, AYALA, SEPÚLVEDA Y OLIVAS
Rev. Fitotec. Mex. Vol. 34 (2), 2011
Cuadro 4. Correlación entre compuestos volátiles responsables del sabor y la descripción del tomate.
Descripción
Dulce
Acido
Hierba
Tomate
Tomate Verde
Rancio
Floral
Volátil de referencia
Acetona, 2-isobutiltiazol, metanol, trans-2heptanal, 6-metil-5-hepten-2-ona,
Geranilacetona, etanol, acetaldehído
Acetona, β-ionona, metanol, hexanal, trans-2heptanal,geranilacetona, 2+3- metilbutanol
Hexanal, 1-nitro-2-feniletano, β-ionona,
geranilacetona
Cis-3-hexanal, Hexanal, geranilacetona
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3-Metilbutanol, 1-penten-3-ona
Pungencia
2-Phenyletanol
Acetaldehído, acetona, 2-isobutiltiazol,
2+3-hexenal
2-isobutiltiazol, 1-penten-3-ona, 6-metil-5hepten-2-ona, trans-2-heptanal
Astrigencia
Acetona, hexanal, 6-metil-5-hepten-2-ona,
trans-2-heptanal
Frutal
Metálico
1-penten-3-ona
Tandon et al., 2003; Maul et al., 2000;
Abegaz et al., 2004
Tandon et al., 2003; Maul et al., 2000;
Abegaz et al., 2004
Berna et al., 2004; Tandon et al., 2000;
Maul et al., 2000; Abegaz et al., 2004
Tandon et al., 2000; Maul et al., 2000
Berna et al., 2004; et al., 2003;
Tandon et al., 2000
Berna et al., 2004; Tandon et al., 2000
Tandon et al., 2003; Abegaz et al.,
2004
Tandon et al., 2003; Tandon et al.,
2000; Abegaz et al., 2004
Abegaz et al., 2004
Tandon et al., 2003
de los gases hacia un recipiente para su posterior análisis;
encontraron que las concentraciones de (Z)-3-hexenal,
(E)-2-hexenal, hexanal y 1-pentenona se incrementaron
durante la masticación del tomate por los primeros 30 s.
programa quimiométrico de reconocimiento de modelos,
capaz de reconocer y comparar olores individuales o
complejos (Vera et al., 2010). Este sistema se ha aplicado
con éxito para pre- y postperfiles de aroma de tomate
(Berna et al., 2004), y mostrado así su potencial para
efectuar evaluaciones rutinarias de calidad. El reto actual es
lograr que este sistema produzca lecturas de sabor similares
a la percepción humana.
Análisis sensorial
El análisis sensorial es una disciplina científica
perfectamente establecida y reglamentada (Buckenhueskes,
2007), en la que se indican metodologías que permiten
relacionar un atributo del aroma con un volátil específico,
éste denominado compuesto de impacto (Czerny et
al., 2008). El Cuadro 4 muestra algunos estudios en los
que se correlacionaron estos atributos o descripciones
sensoriales con un compuesto volátil específico. En el
estudio de las moléculas de interés sensorial, la estadística
es una herramienta imprescindible para correlacionar las
sensaciones con el análisis instrumental (Buckenhueskes,
2007). La elección del método estadístico es compleja, pues
depende de si se quiere correlacionar una variable sensorial
o un conjunto, o bien correlacionar un perfil obtenido
en un análisis descriptivo con los datos cuantitativos
cromatográficos, o cualquiera otra combinación.
PRINCIPALES FACTORES QUE PROMUEVEN
CAMBIOS DEL AROMA Y ACEPTABILIDAD DEL
FRUTO DE TOMATE
El aroma del tomate es afectado por varios factores,
como variedad o cultivar, condiciones de cultivo, estado de
madurez, y condiciones de almacenamiento (Auerswald et
al., 1999). Por ejemplo, se ha reportado que los tomates
cultivados en campo y madurados en forma natural
contienen mayor concentración de compuestos volátiles
que los tomates cultivados en invernadero y madurados
artificialmente (Dorais et al., 2001; Dudareva y Pichersky,
2008). A continuación se detallan los principales factores
que afectan el aroma del tomate.
Otras tecnologías de evaluación del aroma
Variedad o cultivar
En los últimos años se han propuesto otros sistemas que
eliminan la necesidad de pruebas rutinarias de aroma para
la industria alimentaria. Uno de ellos es la nariz electrónica,
que es un instrumento dotado de sensores químicos y de un
El cultivar y el genotipo tienen un efecto importante
en la calidad sensorial de frutas y hortalizas (Adedeji et
al., 2006; Saladié et al., 2007). En diversos estudios se han
descrito diferencias significativas entre cultivares en la
139
COMPUESTOS VOLÁTILES RESPONSABLES DEL SABOR DEL TOMATE
Rev. Fitotec. Mex. Vol. 34 (2), 2011
producción de volátiles, como el reportado por Brauss et
al. (1998) quienes evaluaron el contenido de los volátiles
hexenal, metilbutanal, metilnitrobutano, metilbutanol,
hexenol, isobutiltiazol y hexanal, en cuatro variedades
del tomate (‘Delice’, ‘Plum’, ‘Cherry Israelí’ e ‘Italiano’)
donde encontraron una variación considerable de estos
compuestos entre variedades.
el tipo de compuestos volátiles y el aroma que imparten
(Lewinsohn et al., 2001). Pero conforme se van descubriendo
los genes que codifican a las enzimas involucradas en la
producción de compuestos volátiles, el potencial para
utilizar la ingeniería genética en la obtención de tomates
con sabor mejorado, es muy prometedora (Lewinsohn et
al., 2001)
Tandon et al. (2003), al estudiar los componentes
del sabor de 12 cultivares de tomate, encontraron
diferencias significativas en las concentraciones de los
volátiles 2-metilbutanol, 3-metilbutanol, cis-3-hexenol,
geranilacetona, β-ionona, 1-penten-3-ona y 2-isobutiltiazol;
pero no encontraron diferencias significativas en las
concentraciones de hexanal, cis-3-hexenal, trans-2-hexenal,
etanol, acetona y acetaldehído.
Estado de madurez y condiciones de almacenamiento
Para satisfacer la demanda de tomates frescos tanto en
el mercado nacional como en el de exportación, el fruto
se cosecha en estado verde inmaduro o quebrante, ya
que la etapa de madurez es un factor crítico en la calidad
poscosecha del tomate (Yilmaz et al., 2002b). Con el fin
de prolongar el tiempo de comercialización del fruto
más allá del término de la estación de cosecha, éstos son
almacenados en condiciones controladas, como baja
temperatura, atmósfera controlada y alta humedad relativa.
Krumbein et al. (2004) estudiaron tres cultivares de tomate
(‘Vanesa’, ‘Mickey’ y ‘Pronto’) cosechados en estado de
madurez rojo maduro; los autores encontraron diferencias
entre cultivares en su contenido de compuestos volátiles,
aun cuando en los tres hubo aumento de ocho compuestos
volátiles (hexanal, (Ε)-2-heptenal, (E, E)-2,4-decadienal,
6-metil-5-hepten-2-ona, geranilacetona, 2-isobutiltiazol,
1-nitro-2-feniletano y geranial), así como reducción
del salicilato de metilo durante el periodo poscosecha.
El cv. ‘Mickey’ mostró disminución significativa en la
concentración del volátil (Z)-3-hexenal, mientras que en
el cv. ‘Vanessa’ la disminución ocurrió en el volátil (E)-2hexenal, pero esto fue sólo después de un almacenamiento
por 10 d. En general, se observó la misma tendencia de
incremento o decremento de volátiles responsables del
sabor del tomate, independientemente de su concentración
inicial.
El objetivo del almacenamiento controlado es disminuir
la actividad biológica del producto y, en consecuencia,
reducir la pérdida de agua y de turgencia del fruto. Por
otro lado, los tomates destinados al procesamiento pueden
ser expuestos a altas temperaturas (35 a 45 °C) y a altas
concentraciones de oxígeno, sobre todo si se transportan
a granel (Thompson et al., 2002). Con frecuencia estas
prácticas inducen cambios bioquímicos indeseables porque
pueden modificar los componentes responsables del aroma
(González-Aguilar et al., 2010), debido a que la temperatura,
la luz y el oxígeno afectan la velocidad de las reacciones de
deterioro y el metabolismo normal del fruto. Por ello es que
el tiempo y la temperatura de almacenamiento juegan un
papel importante en la producción de aromas del tomate.
Con respecto al desarrollo de nuevas variedades de
tomate, el mejoramiento genético de esta especie se ha
enfocado al rendimiento, tamaño, firmeza, resistencia a
enfermedades e incremento de la vida de anaquel del fruto,
sin considerar al sabor (Alonso et al., 2010). Por ejemplo,
los tomates híbridos han mostrado menor concentración
de volátiles de impacto como 3-metilbutanal, hexanal, cis3-hexenal, 1-hexanol y 2-isobutiltiazol, que las variedades
tradicionales (Alonso et al., 2009).
Boukobza y Taylor (2002) estudiaron el efecto del
almacenamiento de tomate de la variedad ‘Solairo’ a cuatro
temperaturas (6, 21, 35 y 45 °C); encontraron niveles más
bajos de volátiles a temperaturas de refrigeración (6 °C) que
a temperatura ambiente, con excepción del isobutiltiazol,
metilbutanal y metilbutanol, que incrementaron en
refrigeración. Estos resultados concuerdan con Maul et al.
(2000), quienes evaluaron tomates ‘Solimar’ y ‘BHN-189’
maduros (estado de madurez 5) almacenados a 20, 12.5,
10 y 5 °C, durante 12 d de almacenamiento; encontraron
que los volátiles acetaldehído, acetona y etanol, hexanal,
2-metilbutanol, 3-metilbutanol, trans-2-hexenal, trans2-heptanal,
6-metil-5-hepten-2-ona,
cis-3-hexenol,
2-isobutiltiazol y geranilacetona, aumentaron más en los
frutos almacenados a 20 °C, mientras que a temperaturas
por debajo de 12.5 °C se suprimió la síntesis de volátiles y
en consecuencia disminuyó el aroma del fruto.
Actualmente el desarrollo de nuevas variedades ya se
hace tomando en cuenta el sabor (Alonso et al., 2010).
Sin embargo, el mejoramiento del sabor solamente se ha
dirigido hacia los contenidos de azúcares y ácidos, debido
a que la producción de compuestos volátiles está regulada
por un considerable número de genes involucrados
en la formación del aroma, lo que ha impedido usar el
mejoramiento genético convencional, además de la escasa
información acerca de la relación entre la concentración,
Díaz de León-Sánchez et al. (2009) estudiaron el
140
DÁVILA, GONZÁLEZ, AYALA, SEPÚLVEDA Y OLIVAS
Rev. Fitotec. Mex. Vol. 34 (2), 2011
efecto del almacenamiento a 10 °C de tomate maduro
(estado de madurez 5) en la producción de volátiles
responsables del aroma característico de este fruto;
encontraron modificaciones cuantitativas y cualitativas
en la concentración de los volátiles después del sexto
día de almacenamiento, y un aumento de las relaciones
de 3-metilbutanal/3-metilbutanol y hexanal/hexanol,
probablemente debido a una disminución en la actividad
de la enzima ADH.
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CONCLUSIÓN
El conocimiento de los mecanismos y los factores que
influyen en la biosíntesis de los compuestos volátiles
responsables del sabor de tomate, es uno de los principales
retos de hoy en día, ya que es necesario entender porqué
algunas variedades de tomate no desarrollan suficiente
cantidad de los volátiles responsables del sabor y resultan
con menor calidad sensorial, aspecto determinante en
la decisión de compra por el consumidor. Los niveles y
disponibilidad de los diferentes sustratos (aminoácidos,
carotenoides y ácidos grasos), de las enzimas LOX ADH,
HPL y AAT, responsables de la síntesis de los volátiles,
así como su respectiva expresión génica, pueden variar
entre especies y entre las condiciones pre y poscosecha a
las que se exponga el fruto. Por ello es importante generar
información básica que ayude a entender con más claridad
las rutas metabólicas que pueden activarse o suprimirse
bajo las diferentes condiciones a las que se somete el fruto.
La ingeniería genética y metabolómica son herramientas
valiosas que podrían utilizarse para complementar el
trabajo hecho hasta el momento para la mejora de nuevas
variedades con mayor contenido de volátiles en el fruto.
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